Meer dan groene chemie

Vergelijkbare documenten
Levenscyclusanalyse en de bouw Streven naar een meetbare en berekenbare duurzaamheid van gebouwen

Levenscyclusanalyse van grassportvelden. 22 november Jasper Scholten

25% 57% NOx 25% PM. Strong foundations 24/06/2016. E-mobility. The transition towards sustainable mobility

Relevantie van (carbon) footprinting voor telers. Jasper Scholten 23 juni 2011

Synthesenota BREEAM: Duurzaamheid meten

Duurzaamheid begint bij jezelf! Alumni. 11 september

Energie voorziening op weg naar duurzaamheid: biomassa? Chris Westra.

Elektrische voertuigen de transitie naar een duurzame mobiliteit

Geokunststoffen en de reductie van de CO2 footprint

EN De Europese norm voor duurzaamheid van bouwproducten

Duurzaamheid in Agrologistiek; CO2 labeling

Issues in PET Drug Manufacturing Steve Zigler PETNET Solutions April 14, 2010

HOTCO2: alternatief voor de WKK en ketel in de tuinbouw

Duurzaamheid bouwwerken - Nieuwe Nederlandse en Europese normen en regelgeving

EMAS, een stap dichter bij het waarmaken van de duurzame ontwikkelingsdoelstellingen

Vandaagafval morgengrondstof!

SAMPLE 11 = + 11 = + + Exploring Combinations of Ten + + = = + + = + = = + = = 11. Step Up. Step Ahead

Introductie in flowcharts

Luchtkwaliteit: een Europees perspectief

2) Which of the following aspects does not belong to the sustainability category Emission of harmful substances :

General info on using shopping carts with Ingenico epayments

Europa: Uitdagingen? Prof. Hylke Vandenbussche Departement Economie- International Trade 26 April 2018 Leuven

Update Renewable Energy in the Netherlands. Maarten Arentsen University of Twente

Circulaire economie LCA als basis DUBOkeur als bewijs

Bouwmaterialen Toekomst

Echt duurzaam hoeft niet duur te zijn!

Nutriënten en organische stof stromen en voorraden op wereld en Europese schaal. Jan Peter Lesschen. Kimo van Dijk en Oene Oenema

«DOING NOTHING IS NOT AN OPTION» BERNARD MERKX

Interaction Design for the Semantic Web

WAT BRENGT DE TOEKOMST NOG MEER VOOR DE EVALUATIE VAN DE MILIEUPRESTATIES VAN GEBOUWEN EVOLUTIE OP EUROPEES NIVEAU

Willemien Terpstra Vice President, Fuels and Styrene. Chemie is overal

{gallery}product2{/gallery} Wat zijn de voordelen van het verwarmen met houtbriketten?

BEDRIJFSINFORMATIE. VOOR PLUS groen beton. MRPI-code DATUM AFGIFTE 20 september 2012

Designing climate proof urban districts

Shell NL & Shell New Energies

z x 1 x 2 x 3 x 4 s 1 s 2 s 3 rij rij rij rij

Lichamelijke factoren als voorspeller voor psychisch. en lichamelijk herstel bij anorexia nervosa. Physical factors as predictors of psychological and

Impact en disseminatie. Saskia Verhagen Franka vd Wijdeven

Een tool in ontwikkeling op basis van de MMG berekeningswijze

LIFE Focus: Milieu en Klimaat

Ir. Herman Dijk Ministry of Transport, Public Works and Water Management

Living Labs. dr.ir. Elke den Ouden. Kennisevent Renovatie Hoofdgebouw TU/e Eindhoven, 27 september 2016

LCA, wat kan je er mee. Sustainability consultant sustainability.com

ROUNDER SENSE OF PURPOSE verder werken aan de leerkracht-competenties duurzaamheid

WORKSHOP : COMPTENCES FOR THE SUSTAINABLE DEVELOPMENT GOALS ( SDGs )

DUURZAAM overheidsgebouw. Slim ontwerpen : duurzaamheidscriteria dd

Methode en data in Europees perspectief

Duurzaamheid Praktijkcase circulaire economie (Apollo Vredestein) APOLLO Vredestein BV

Financiering van groene energie & energie efficiënte projecten

How are Total Cost of Ownership and Whole Life Value methods used? For AMNL 7 th June 2017

NWA WORKSHOP SUSTAINABLE DEVELOPMENT GOALS. NWA Circulaire Economie en SDG Ardi Dortmans

Uitwegen voor de moeilijke situatie van NL (industriële) WKK

ZIRK Technology. Next Generation Energy

Add the standing fingers to get the tens and multiply the closed fingers to get the units.

IenM & INTERREG: Circulaire economie

Ervaringen met begeleiding FTA cursus Deployment of Free Software Systems

Experiences with ATES applications in Belgium Operational results and energy savings

CHROMA STANDAARDREEKS

Materials Passports. C2C Café, Oktober Co-funded by the Horizon 2020 Framework Programme of the European Union

01/ M-Way. cables

Milieu-impact van groene wandsystemen

REFERENTIE BETONMORTELS Aan: Daaf de Kok (De betonketen)

Concept of Feedback. P.S. Gandhi Mechanical Engineering IIT Bombay

BioMCN: Advanced Sustainable Biofuels BIObased Industry april 2015 Jeroen Koot -CEO

Duurzaam energie en materiaal gebruik

Holistic resilient delta design

WS 8 End of waste - Einde afval Einde verhaal. Glas, afval of grondstof?

CO 2 capture overview

Laboratory report. Independent testing of material surfaces. Analysis of leaching substances in treated wood samples conform guide line EU 10/2011

Environmental campaign

De Invloed van Persoonlijke Doelen en Financiële Toekomst perspectieven op Desistance van. Criminaliteit.

kansen voor verpakkingen & biobased product ontwikkeling

Alcohol policy in Belgium: recent developments

SURFnet User Survey 2006

Welkom. Digitale programma: #cmdag18. Dagvoorzitter Prof. dr. Arjan van Weele NEVI hoogleraar inkoopmanagement.

Keuzetwijfels in de Emerging Adulthood rondom Studie- en Partnerkeuze. in Relatie tot Depressie

SuFiQuaD. Sustainability, Financial and Quality evaluation of Dwelling types. Frank De Troyer, Karen Allacker. OVAM 1 oktober 2009.

Value based healthcare door een quality improvement bril

Chapter 4 Understanding Families. In this chapter, you will learn

ANGSTSTOORNISSEN EN HYPOCHONDRIE: DIAGNOSTIEK EN BEHANDELING (DUTCH EDITION) FROM BOHN STAFLEU VAN LOGHUM

Stakeholdersbijeenkomst SBK Routekaart naar NMD 2.0

Discussie over voor- en nadelen van windenergie

SLOGANS & MEGATRENDS. Duurzaam ondernemen. Recycling. Cradle to grave. Bioplastics. Greenhouse gas emissions

Duurzaam leiderschap Over de wereld, de mens en onderwijs

Constructieve Flexibiliteit. Rijk Blok

Cambridge Assessment International Education Cambridge International General Certificate of Secondary Education. Published

Next Generation Energy. Tomorrow will be what we make today Sustainable product development is today s reality

Governance Energietransitie Haven en Industrieel Complex Rotterdam Moerdijk. Huibert van Rossum Adviseur External Affairs Havenbedrijf Rotterdam N.V.

STRAATVERLICHTING IN ASSEN. Levenscyclusanalyse van de Kegel 2000 en de Stela Square 10 LED Kerstholt, René

Behavioural Insights Applied to Policy Ontsluiten van gedragskennis, een Europees verhaal

2019 SUNEXCHANGE USER GUIDE LAST UPDATED

LCA, de maatstaf voor milieu effecten? Maurits Dorlandt

Energie en water de circulaire economie

Verklaring van het beweeggedrag van ouderen door determinanten van. The explanation of the physical activity of elderly by determinants of

Flood risk developments in the Rhine Basin and its Delta

Betekenis nieuwe GRI - Richtlijnen. Rob van Tilburg Adviesgroep duurzaam ondernemen DHV Utrecht, 23 November 2006

Safe production of Marine plants and use of Ocean Space. 2de Nederlands-Belgische Zeewierconferentie: DE MULTIFUNCTIONELE NOORDZEE

Milieu Impact van Composieten

Vlaams Kenniscentrum water. Van projectidee tot projectconsortium

Transcriptie:

Meer dan groene chemie Dr. Ir. Rosalie van Zelm Universitair docent Afdeling milieukunde Scheikunde docentendag 4 april 2017 1

Wat gaan we doen? Inleiding van green chemistry naar complete milieu analyse Casus Discussie 2

3 First steps towards Green Chemistry 1987: Brundtland Commission on Environment and Development (United Nations) defined sustainable development as:... meeting the needs of the present without compromising the ability of future generations to meet their own needs. Since then: discussion on sustainable development: Two key aspects of sustainable development from a chemicals and energy perspective are: how fast should we use up fossil fuels? and how much waste or pollution can we safely release to the environment? 3

4 Green Chemistry 1990s: US Environmental Protection Agency (EPA) coined the phrase Green Chemistry To promote innovative chemical technologies that reduce or eliminate the use or generation of hazardous substances in the design, manufacture and use of chemical products. Since then, Green Chemistry has gradually become recognized as both a culture and a methodology for achieving sustainability The 12 Principles of Green Chemistry were formulated, which can be considered guidelines for improving the sustainable character of chemical production 4

5 But How fast should we use up fossil fuels? And how bad is that How much waste or pollution can we safely release to the environment? And what are the environmental consequences 5

6 How green is green chemistry? Inleiding This cannot be measured by a single green chemistry principle only This cannot be measured by one aspect in a chemistry process or reaction only Less atoms might end up in by-products, but they could be more toxic A greener reagent might be used, but the whole process could need more energy A biofuel needs a large area of land, leading to a loss of biodiversity, just like CO 2 emissions of fossil fuels Water as a solvent requires a lot of energy to clean up (distillation, heat transfer..) 6

Environmental impacts Effectbeoordeling Resources Abiotic resources Biotic resources Land occupation Water depletion Pollution Climate change Ozone depletion Human toxicity Ecotoxicity Acidification Eutrophication Photochemical ozone formation Particulate matter formation Radiation Waste heat Noise 7

Environmental life cycle assessment Life-cycle of a product, (chemical) process, service all life-cycle stages from cradle to grave, including transport and energy use Resource extraction Production Consumption/ Use Transport Waste treatment/ disposal 8

9 A method to evaluate the greenness of chemistry Inleiding Evaluate the potential environmental impact of a product systematically and quantitatively: Compiling the environmental inputs and outputs Evaluating their potential environmental impacts Ecosystems/ Biodiversity Resources Humans 9

Reasons to start an LCA To identify environmental bottle necks in a product or process system e.g. chemical production To compare different products with a same service e.g. fossil fuel vs. biofuel Doel en reikwijdte To compare improvement options for a product or process system or new production processes e.g. chemical production old-fashioned vs catalysis use Identify prospects of novel chemical process e.g. a process not implemented yet e.g. what would de the consequences of upscaling a process 1 0 10

11 Applications of LCA results Coca Cola (1969): glass or synthetic/plastic? - plastic was back then more easy to recycle - plastic less energy during transport because of the low weight - Plastic bottles made in own factory - Glass a natural product (http://www.ecomii.com/building/coca-cola-dilemma). Inleiding Procter and Gamble: what causes the largest environmental burden? - energy- and wateruse of a washing machine Consequence: development of detergents that are able to wash at low temperatures and a consciousness raising campaign for consumers 'tikkieterug'. LCA is used in Europe to draw up recycling- and recovering target figures for packaging garbage 11

12 Groene beoordeling (organophosphorus-catalyzed Appel and Wittig reactions)

Appel and Wittig reaction Catalytic reaction: - In situ phosphine oxide regeneration - Stoichiometric reducing agent silanes require rather lengthy synthetic preparation 13 Van Kalkeren et al. 2013. Green Chemistry 15: 1255-1263

Wittig reaction The reaction cycle for the catalytic Wittig reaction; the reducing agent is an organosilane and the phosphine compound acts as a catalyst. 14

Process trees 15 Van Kalkeren et al. 2013. Green Chemistry 15: 1255-1263

Inventory olefin (1 mol) Yield 95% 1Molecular weight Amount (mol) Amount (kg) theoretical Product output 1 Nature (resources) Technosphere (materials/fuels) Required chemicals ethyl(tpp)acetate 348.37 1.20 0.44 substrate 1.20 0.00 toluene (3M) 92.14 3.31 0.30 Energy (electricity/heat) Heat Electricity 0.60 MJ 0.10 kwh classic Wittig Emissions (0.2% of raw materials) ethyl(tpp)acetate 0.00 substrate 0.00 toluene (3M) 0.00 To waste/river?: ETPPA (TOC) 0.02 toluene (3M) phosphates (from TPPO) 260.00 1.14 0.30 16 Van Kalkeren et al. 2013. Green Chemistry 15: 1255-1263

Global warming potential (GWP) Characterisation factor GWP CO 2 GWP x RadiativeForcing RadiativeForcing x CO2 CH 4 N 2 O Environmental Mechanism (Heat Trapping) Infrared Radiative Forcing kg CO2 eq. SF 6 17

LCA results greenhouse gas emissions 18 Van Kalkeren et al. 2013. Green Chemistry 15: 1255-1263

Conclusions Using PMHS as silane 66% reduction GHG potential LCA helps to determine environmentally preferable option - Type of reaction - Type of catalyst, reagent or solvent LCA important in early chemical methodology development 19 Van Kalkeren et al. 2013. Green Chemistry 15: 1255-1263

20 LCA in de praktijk (biobrandstoffen en zonnecellen)

21 LCA van biobrandstoffen EU-beleid: 10% biobrandstoffen in de transport sector in 2020 Klimaat voetafdruk biobrandstoffen? Voorbeeld van biodiesel 21

22 Biobrandstoffen Klimaat voetafdruk Vrijmaken landbouwbodem Gebruik landbouwbodem Kunstmest Transport + raffinage Koolzaad-productie Palmboom-plantage Soja-productie 22

23 Klimaat voetafdruk (bio)diesel 20 kg CO2-eq/liter verstookte diesel 15 10 5 0 Fossiele diesel Koolzaad Soja - regenwoud Sojasavanne Palm - minerale bodem Palm - veenbodem Initieel C verlies Jaarlijks C verlies Jaarlijkse N2O emissie Fossiele input 23 Reijnders & Huijbregts, 2008a,b. Journal Cleaner Production 16: 477-482, 1943-1948

24 Voordelen van biobrandstoffen? Klimaat voetafdruk van biodiesel gelijk of hoger in vergelijking tot fossiele brandstoffen Mogelijkheden 2e generatie biobrandstoffen (lignocellusose), organisch afval, gebruik van marginale landbouwgronden Direct omzetten van zonlicht in (elektrische) energie? 24

25 LCA van zonnecellen Type zonnecellen Crystalline Silicon (grootste marktaandeel) Dunne-laag cellen (toenemend marktaandeel) Dunne-laag cellen 1) Amorphous Silicon (a-si based) 2) Cadmium telluride (CdTe) 3) III-V materials (e.g. GaAs) 4) Others (e.g. CIGS and organic) 25

26 Proces-stappen a-si/nc-si laminaat production Niet het hele verhaal: Waar komen de materialen en energie vandaan? 26

27 a-si/nc-si laminate zonnecellen Milieu effecten Milieu effecten over de hele levenscyclus worden geanalyseerd, bv voor broeikaseffect Energie Terugverdientijd a) Consumptie van energie gedurende de levenscyclus van de zonnecel b) Productie van energie door de zonnecellen 27

28 Energie terugverdientijd Type module Energie terugverdientijd in Nederland (jaar) Energie terugverdientijd in Z- Europa (jaar) Helianthos zonnecel 4.6 2.3 Multicrystalline Si 4.2 2.1 Resultaat: Energie terugverdientijd is veel kleiner dan de levensduur van zonnecellen (> 20 jaar). 28 Mohr et al. 2013. Progress in Photovoltaics 21, (4): 802-815

29 Klimaat voetafdruk van zonnecellen 0.6 0.5 kg CO2 eq/kwh 0.4 0.3 0.2 0.1 0 Standard UCTPE European mix mc Si a Si/nc Si InGaP/GaAs Electricity type Gemiddeld gezin verbruikt 4 tot 5 MWh aan elektriciteit per jaar: van 2,000-2,500 kg CO 2 naar 200-250 kg CO 2 per huishouden per jaar 29

30 Voordelen van zonnecellen? Energie en klimaat voetafdruk van zonnecellen veel lager in vergelijking tot fossiele brandstoffen Energieterugverdientijd van zonnecellen is 2-5 jaar. 30